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—、引言

VLOC （超大型礦砂船）船體是鋼板與骨材焊接的組合結(jié)構(gòu)體，船體構(gòu)件通常沿船長和船寬方向布置，并采用縱橫混合骨架式，如30萬噸的 VLOC,貨艙區(qū)域的船底和貨艙開口線外的強(qiáng)力甲板采用縱骨架式，開口邊線以內(nèi)的強(qiáng)力甲板采用橫骨架式，外板采用縱骨架式。由于礦砂屬于重貨，所以VLOC貨艙艙容比普通散貨船要小，壓載艙艙容相對較大，沒有專用的風(fēng)暴壓載艙。這種結(jié)構(gòu) 設(shè)計，可以在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上減少空船重量。在營運(yùn)和日常維修保養(yǎng)中，應(yīng)特別注意主要船體構(gòu)件的連續(xù)性、直線性，避免剖面、高度和寬度突變；開口要有良好的圓角過渡，減少應(yīng)力集中的根源，船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中會導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)損傷，對船舶產(chǎn) 生安全隱患，甚至船體斷裂的災(zāi)難性后果。

二、VLOC船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷的種類和原因

1.腐蝕

船體結(jié)構(gòu)腐蝕是結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷、材料缺陷、不良工藝、極端惡劣氣候條件下航行、裝卸貨作業(yè)、海上壓載水更換磨損和與碼頭、浮冰及水下物體等沖擊的結(jié)果，主要受雨雪、海水飛沫及海洋大氣的影響，成為船體水線以上部分嚴(yán)重腐蝕的重要原因。在海洋大氣中存在著大量的氮化物，其凝結(jié)水則加劇了對船體結(jié)構(gòu)的破壞（見圖1）

2. 裂紋

大多數(shù)裂紋出現(xiàn)于應(yīng)力集中的部位（見圖2、圖3）和焊縫缺陷、焊瘤及船舶建造時安裝吊碼而沒有很好去除的部位（見圖4、圖5） o除了由波浪外力引起的周期應(yīng)力外，主機(jī)或螺旋槳震動而引起的震動力（特別在船體后部）也易造成疲勞裂紋。由于鋼板表面清潔不夠、接近困難、光線不足或裂紋表面壓緊，裂紋不易被發(fā)現(xiàn)。因此，檢查時必須標(biāo)識、清潔并仔細(xì)尋找潛在的問題區(qū)域；如果沒有發(fā)現(xiàn)裂紋的起始點，就要檢查鋼板背面的結(jié)構(gòu)。始發(fā)于焊縫潛在缺陷處的裂紋較多出現(xiàn)于焊縫的起始端和終止處、扶強(qiáng)材的包角焊縫和交叉焊縫處，特別是肘板的趾端、切口和交叉焊縫處。裂紋也可在咬邊的應(yīng)力集中處和間斷焊焊縫端部的應(yīng)力集中處始發(fā)，特別是由交變應(yīng)力引起的裂紋，會導(dǎo)致嚴(yán)重的損害，如肋骨的疲勞裂紋會蔓延到船殼板，影響到船體的水密完整性；在極端惡劣的氣候條件下，船殼板的裂紋會進(jìn)一步延伸而致部分殼板脫落，造成貨艙進(jìn)水。

3. 變形

船體結(jié)構(gòu)變形，是由于平面內(nèi)載荷、平面外載荷、組合載荷不相等或由于沖擊負(fù)荷、碰撞和偶然性的超載引起的，通常稱為局部變形（即皺折，如板格或扶強(qiáng)材的變形）或整體變形（即凹陷，如橫梁、肋骨、縱第或肋板及其帶板的變形)(見圖6)。雖然尾浪的沖擊也會引起船體尾部變形，但發(fā)生在船首部由于船底砰擊力和波浪沖擊力而引起的變形更常見。對于因與其它物體碰撞而引起的變形必須特別加以注意，雖從外部看可能是較小的變形，但在很多情況下其內(nèi)部構(gòu)件已嚴(yán)重?fù)p壞。通常情況下，變形的主要原因多與過度腐蝕和碰撞損壞有關(guān)。

三、VLOC船體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中區(qū)域和日常檢查管理

1. VL0C船體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中區(qū)域

(1) 平面橫艙壁與內(nèi)底板、縱艙壁相交處，屬于多個結(jié)構(gòu)相交位置，是典型的高應(yīng)力集中區(qū)域。

(2) 底凳斜板與凳頂板相交處、槽型艙壁與底凳頂板相交處，屬于三板材相交處。

(3) 整個槽型艙壁應(yīng)力最大的位置出現(xiàn)在槽型橫艙壁根部與底凳頂板相交處，且大都出現(xiàn)在艙壁的平直部分。

(4) 底凳與邊艙相交過渡處。

(5) 縱艙壁折角處(在內(nèi)殼縱壁直板、斜板部分與水平桁相交位置，要注意由于焊縫質(zhì)量和應(yīng) 力集中造成的結(jié)構(gòu)損壞，尤其在營運(yùn)后的前幾個航次內(nèi)要重點關(guān)注)。

(6)平面橫艙壁水平桁的眥端(包括艙口圍板大肘板的趾端、甲板橫梁的趾端)。

(7)雙層底內(nèi)局部短縱桁。

2.VL0C船體結(jié)構(gòu)的日常檢查管理

(1)VLOC船體結(jié)構(gòu)尺度超大，為了減輕船體重量，大多采用高強(qiáng)度鋼，而大尺度骨材與板材的連接就容易產(chǎn)生應(yīng)力集中和結(jié)構(gòu)疲勞破壞，或產(chǎn)生裂紋。因此，超大結(jié)構(gòu)尺寸船舶更應(yīng)注意對結(jié)構(gòu) 連接端的檢查。

(2)VLOC船體結(jié)構(gòu)基本上都是經(jīng)過計算確定的，其板厚、材質(zhì)和構(gòu)件尺寸并無明顯規(guī)律可言，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查時不能過多地憑借以往的經(jīng)驗來判斷。VLOC和其他散貨船在設(shè)計上完全不同，在使用這種船舶的圖紙時不能用典型剖面的概念。

(3)VLOC船體結(jié)構(gòu)日常檢查的部位有：全船所有露天主甲板；全船所有船殼板；貨物區(qū)域內(nèi)所有內(nèi)底板；貨物區(qū)域內(nèi)所有連續(xù)的縱艙壁；貨物區(qū)域內(nèi)所有底邊艙/頂邊艙斜板；壓載水艙內(nèi)所有橫框架及附連的板和縱局壓載水艙內(nèi)所有橫艙壁，包括扶強(qiáng)材系統(tǒng)；所有貨艙/貨油艙的橫艙壁，包括頂?shù)屎偷椎蕛?nèi)部結(jié)構(gòu)；貨艙內(nèi)所有肋骨，包括其端部附件和鄰接的外板；貨油艙內(nèi)橫向環(huán)帶(每個貨油艙至少選擇前、中、后三個橫向環(huán)帶)上及其鄰近的所有結(jié)構(gòu)；貨物區(qū)域內(nèi)的空艙、隔離艙及其他處所；明有貨艙口之間開口線內(nèi)所有甲板及其下方結(jié)構(gòu)；具有代表性的露天上層建筑甲板(尾樓、橋樓和首樓甲板)；首、尾空艙的內(nèi)部構(gòu)件；所有貨艙艙口蓋和圍板(板和扶強(qiáng)材)；每塊頂板和側(cè)板；相令&的橫梁和扶強(qiáng)材；艙□圍板及其頂板；艙口圍肘板、腹板、面板，艙蓋的所有附件及柄裝件，如滾輪、支撐塊、滑塊、膠條、限位、壓條、流水槽等。

3. 貨物裝載順序?qū)Υ敖Y(jié)構(gòu)的影響

(1) 散貨船通常在裝載手冊里有指導(dǎo)供船方裝卸貨使用的裝載順序，除非設(shè)計時提出特殊要求，否則船方在裝卸貨時一定要嚴(yán)格執(zhí)行，同時還要考慮貨艙的最大承受能力，以免造成過載應(yīng)力導(dǎo)致結(jié) 構(gòu)毀壞；要考慮此種狀態(tài)時的吃水限度，并在配載時最大限度地使浮力與貨物壓力之差減少，以免產(chǎn) 生拱垂突變。

(2) 每個貨艙都規(guī)定了最大的載貨量，如果某一個貨艙超載，就有可能降低船體結(jié)構(gòu)在海上航行時承受應(yīng)力載荷的能力，從而對船舶結(jié)構(gòu)留下潛在的損壞危險。貨艙超量裝貨對靜水剪力和靜水彎矩的影響程度大，因此在裝卸貨期間船方與碼頭裝卸貨方必須自始至終保持聯(lián)絡(luò)，嚴(yán)格按事先經(jīng)裝載儀計算制定的計劃和程序進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)問題時應(yīng)立即停止作業(yè)。

(3) 違背裝載手冊裝卸貨，即使船體的靜力剪力SWSF和靜水彎矩SWBM未超出許用極限，其局部構(gòu)件也可能會發(fā)生超載應(yīng)力。

.1不良的配載計劃和淺吃水狀態(tài)時裝貨：為減少局部結(jié)構(gòu)發(fā)生超載應(yīng)力，應(yīng)盡最大可能使用多個非連續(xù)裝貨計劃對每個貨艙進(jìn)行裝貨。

.2高速率裝載：會在很短的間隔內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)大的超載現(xiàn)象，并造成超載應(yīng)力。

.3貨物及壓載水的不對稱裝卸：會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過度應(yīng)力。

.4缺少有效的船岸溝通將引起不經(jīng)意的超載，造成船舶結(jié)構(gòu)過度應(yīng)力。因此，在裝卸貨的過程中船方與裝貨方應(yīng)自始至終保持暢通聯(lián)絡(luò)，必要時可及時停止作業(yè)。

.5淹沒載重線標(biāo)志：船舶總體強(qiáng)度及局部強(qiáng)度超過船舶設(shè)計能力，船舶就不能保證有足夠的穩(wěn)性、強(qiáng)度、浮力儲備。

.6部分壓載狀態(tài)：壓載水艙及風(fēng)暴艙（如有）部分壓載狀態(tài)一般是不允許采用的（除非裝載手冊里有明確要求），因其自由液面的影響及沖擊力對強(qiáng)度和穩(wěn)性有極大的危險性。

.7裝貨期間不正確的貨物重量測量：有的港口不具備準(zhǔn)確的貨物稱重裝置，所以船方要隨時觀測船舶吃水并計算排水量，以確保滿足事先制定的裝載計劃。

.8結(jié)構(gòu)的物理損壞：裝卸貨器械對船體結(jié)構(gòu)撞擊造成的局部損壞積累，亦能成為隱患。

四、結(jié)語

VLOC船體結(jié)構(gòu)損傷產(chǎn)生的因素比較復(fù)雜，后果也比較嚴(yán)重，輕者局部換板，重者船毀人亡。為了保證船舶的安全性，平時除應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行裝卸貨順序和排裝壓載水外，檢查保養(yǎng)也很重要，以便及早發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，以防嚴(yán)重后果的發(fā)生。

作者：王鏈升船長

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